环氧树脂地坪涂料制作

PAGE2PAGE5建筑装饰材料科课程设计书建筑装饰材料科课程设计书姓名;沈硕学号:1140283136班级;建材11-1建筑工程技术学院序一.水性环氧树脂的概论1．应用及优缺点2.施工要点3.施工.使用要求二．试验理论1．试验原料及配方2．水性环氧地坪涂料的制备3．结果与讨论三．水性环氧的基本配方及制备工艺1。材料组成及配比2．制作方法3水性环氧地坪涂料的施工工艺四。总结五.参考文献

本试验所用的原料及面涂配方见表1。1.试验用原料及面涂配方表2．水性环氧地坪涂料的制备

⑴甲组分的制备:将水、部分水性环氧固化剂、消泡剂、润湿分散剂加入到罐中，待体系搅拌均匀后加入颜填料，高速分散浆料的细度至50μm以下，接着加入剩余的水性环氧固化剂和流平剂搅拌分散至体系均匀，过滤后出料包装。

⑵乙组分的制备:将环氧树脂E-51和稀释剂加入搅拌罐内,搅拌10~20min后即可包装。

施工时将甲乙两组分按（3.0~3.2）∶1.0的比例搅拌均匀即可使用。

.2.2水性环氧地坪涂料的施工

按照用途的不同，如抗冲击、耐碾压、耐磨损、耐腐蚀等，使得涂装体系各有差异。所以需要按常规涂装工序进行涂装，即“基层处理→封底漆→环氧砂浆中涂→环氧腻子→面涂”，具体涂装体系见表2。表2水性环氧地坪的涂装体系施工的温度在10~25℃

2.3性能测试涂膜的耐磨性由磨耗仪测定，按GB/T1768—1989执行；涂膜的抗冲击性用抗冲击仪测定，按GB/T1732—1993执行；涂膜的硬度用铅笔硬度计测定，按GB/T1739—1996执行；涂膜的附着力用附着力测试仪测定，按GB/T1720—1989执行；涂膜的耐油性用120#溶剂油测定，按GB/T1934—1989执行；涂膜的耐酸性用10%的硫酸测定，按GB/T9274—1988执行；涂膜的耐碱性用10%的氢氧化钠测定，按GB/T9265—1988执行；涂膜的光泽度由光泽度计测定，按GB/T1743—1989执行。3．结果与讨论固化剂和环氧E-51的选择及配比的确定水性环氧地坪涂料的成膜物质主要是由疏水性的液体环氧树脂和具有乳化性能的胺类固化剂两部分组成，并决定着涂膜的基本性能。因环氧E-51在常温下流动性好、容易施工、便于购买，水溶性聚酰胺较相对分子质量低的胺、水分散性胺类固化剂具有挥发性低、和环氧E-51的相容性好、乳化效率高等优点，故两者配合选用。同时，为了使两者很好地相容乳化、固化成膜，需加入少量低气味、低黏度的AGE环氧稀释剂(高于室温不加)和助溶剂。

当环氧E-51被胺类固化剂乳化后在水中分散成连续相，随着水分的挥发，固化剂和树脂从表面向内部不断发生交联反应，形成立体网络状结构，与颜填料融合形成坚实、平整、连续的涂膜。然而，如果固化剂和环氧树脂配比过高，因两者的交联密度增加会导致涂膜的硬度增加，耐磨性提高，但柔韧性却会降低，涂膜太脆，容易开裂，同时成本上升；如果固化剂和环氧树脂配比过低，涂膜的柔韧性虽会有所改善，但因两者交联密度的不足会影响涂膜的硬度，甚至成膜的连续性。两者之间的配比对涂膜性能的影响见表3。表3固化剂和环氧E-51配比对涂膜性能的影响根据表3数据综合考虑，固化剂和环氧树脂两者的配比选择在（1.5~1.6）∶1.0比较合适。

3.2颜填料用量对涂膜的影响

水性环氧地坪涂料中，颜填料是不可少的，其不仅能降低成本，更能配合树脂起到增加硬度、耐磨性、抗冲击和耐化学药品的特性。一般要求其吸油值低、粒径小、硬度高、耐磨性好、耐酸碱腐蚀性好。常用的颜填料有金红石型钛白粉、重晶石粉、石英粉、滑石粉。颜填料用量对涂膜性能的影响见表4。表4颜填料用量对涂膜性能的影响从表4可以看出，随着颜填料用量的增加，涂膜的抗冲击性、硬度、柔韧性和耐磨性逐渐下降。这是因为随着颜填料的增多，单位体积内用来包覆成膜的树脂和固化剂的用量就会相对减少，导致干膜内的疏松程度增加，内聚力下降，从而使涂膜的综合性能有所降低。但如果颜填料用量太少，不仅会导致成本增加，还会影响到涂膜的透气功能。综合考虑，颜填料用量选在34%~36%比较合适。

3.3微蜡粉用量对涂膜的影响

经过以上树脂-固化剂和颜填料的搭配，形成的涂膜虽然有一定的硬度和耐磨性，但当用手或重物压磨时，还是会出现刮痕和粉末（见图1），会影响到涂膜的外观和使用寿命。故需加入适量微蜡粉以增强其硬度，减少其磨损，延长涂膜的使用寿命（见图2）。但如果微蜡粉用量太多，会导致成本增加、硬度增大、容易开裂；如果用量太少，则起不到良好的增硬耐磨作用。微蜡粉用量对涂膜性能的影响见表5。图1、2表5微蜡粉用量对涂膜性能的影响

从表5可以看出，微蜡粉的用量选择在2.0%~2.5%较好，使用后涂膜的耐磨性较高，使用寿命较长。

3.4助剂的选择

水性环氧地坪涂料还需要采用各种助剂调整涂料的黏度、稳定性和表面张力。其中，润湿分散剂最重要，颜填料经过润湿分散后通过静电排斥作用形成稳定的分散体系，本文选用海川的H140润湿剂和5040分散剂。同时再选用增稠流平剂用以增加体系的贮存稳定性和自流平性，本文选用诺普科的621N。消泡剂选用海川的8034A和罗地亚的681F复配使用。

3.5涂膜的性能指标

按上述配方将甲乙组分按比例混合，再加入总量30%左右的水搅拌均匀即可施工。涂装后随着水分的挥发，固化剂和树脂发生交联固化，最后结合颜填料形成一层坚实平整连续的涂膜。三．水性环氧的基本配方及制备工艺1。材料组成及配比水性环氧地坪涂料由A、B两组分组成。A组分是色漆组分，它是由水性环氧固化剂、水、颜填料以及助剂等组成，B组分为液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物。A组分基本配方如下：

水性固化剂：18.0％~30.0％；水：15.0％~25.0％；颜填料：35.0％-60.0％；润湿分散剂：0.2％~0.8％；消泡剂0.3％~1.0％；流平剂：0.15％~0.5％；抗划伤助剂：1.0％~4.0％：增稠剂：0.2％~1.0％；水性色浆：3.0％。水性环氧地坪涂料色漆A组分的制备工艺：在洁净的缸中加入部分水、助剂、颜填料预混合，然后加入水性环氧固化剂。剩余水搅拌均匀后，经砂磨机研磨分散至细度合乎要求。在搅拌状态下，加入配方中剩余的水性环氧固化剂、色浆及助剂，搅匀，过滤，包装。

水性环氧地坪涂料B组分的制备工艺：将配方量的环氧树脂与活性稀释剂搅拌均匀包装即可。

配方比例环氧–胺固化公式脂中环氧含量如下:环氧指数x 活性氢当量=g 固化剂/kg树脂环氧指数[Eq/kg][Eq/kg][g/Eq]环氧当量[g/Eq]替代公式[Eq/kg]=1000g/kg/[g/Eq]100g树脂/环氧当量[g/Eq]x活性氢当量[g/Eq]=g 固化剂固化100g 树脂固化剂的胺功能性(活性基团):• 活性氢当量[g/Eq]

2．制作方法根据制备方法的不同，水性环氧树脂的制备方法主要有机械法、相反转法、固化剂乳化法和化学改性法。1.机械法也称直接乳化法，通常是将环氧树脂用球磨机、胶体磨、均质器等磨碎，然后加入乳化剂水溶液，再通过超声振荡、高速搅拌将粒子分散于水中，或将环氧树脂与乳化剂混合，加热到一定温度，在激烈搅拌下逐渐加入水而形成环氧树脂乳液。机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单、成本低廉、所需乳化剂的用量较少。但是，此方法制备的乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较大，约10μm左右，粒子形状不规则，粒度分布较宽，所配得的乳液​稳定性一般较差，并且乳液的成膜性能也不太好，而且由于非离子表面活性剂的存在，会影响涂膜的外观和一些性能。2.相反转法即通过改变水相的体积，将聚合物从油包水(w/o)状态转变成水包油(O/W)状态，是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用通过物理乳化的方法制得相应的乳液。相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，当连续相从油相向水相(或从水相向油相)转变时，在连续相转变区，体系的界面张力最小，因而此时的分散相的尺寸最小。通过相反转法将高分子树脂乳化为乳液，制得的乳液粒径比机械法小，稳定性也比机械法好，其分散相的平均粒径一般为l～2μm。3.固化剂乳化法是不外加乳化剂，而是利用具有乳化效果的固化剂来乳化环氧树脂。这种具有乳化性质的固化剂一般是改性的环氧树脂固化剂，它既具有固化，又具有乳化低相对分子质量液体环氧树脂的功能。乳化型固化剂一般是环氧树脂-多元胺加成物。在普通多元胺固化剂中引入环氧树脂分子链段，并采用成盐的方法来改善其亲水亲油平衡值，使其成为具有与低相对分子质量液体环氧树脂相似链段的水可分散性固化剂。由于固化剂乳化法中使用的乳化剂同时又是环氧树脂的固化剂，因此固化所得漆膜的性能比需外加乳化剂的机械法和相反转化法要好。4.化学改性法又称自乳化法，是水性环氧树脂的主要制备方法。化学改性法是通过打开环氧树脂分子中的部分环氧键，引入极性基团，或者通过自由基引发接枝反应，将极性基团引入环氧树脂分子骨架中，这些亲水性基团或者具有表面活性作用的链段能帮助环氧树脂在水中分散。由于化学改性法是将亲水性的基团通过共价键直接引入到环氧树脂的分子中，因此制得的乳液稳定，粒子尺寸小，多为纳米级。化学改性法引入的亲水性基团可是以阴离子、阳离子​或非离子的亲水链段。非离子型水性环氧树脂：非离子型水性环氧树脂可分为乳化剂乳化的非离子型水性环氧树脂体系、自乳化非离子型水性环氧树脂体系和非离子型水性环氧固化剂体系。用化学改性法制备的非离子型自乳化水性环氧树脂乳液由于只含亲水性聚氧乙烯链段，不含阴/阳离子基团，因此乳液对pH的变化适应性强，同时涂膜的柔韧性及耐水性也有较大的提升。故改性非离子型水性环氧树脂体系的开发将成为水性环氧涂料领域新的研究热点。1.2水性环氧地坪涂料的技术性能指标根据涂料的使用要求，调整A组分配方中水性环氧固化剂和颜填料的含量，可以按要求制成底漆和面漆。A、B两组分的配比(按B组分包含的环氧基团的物质的量与A组分包含的氨基活泼氢的物质的量之比计)为：B组分：A组分：(1.0～1.2)：1。使环氧树脂适度过量，以提高漆膜的耐水性和耐腐蚀性。其主要技术性能指标如下：容器中的状态：搅拌混合后呈均匀状态；表干：≤3h；实干：≤24h；附着力：≤1级：铅笔硬度：≥H；耐冲击性：50kg-cm；耐磨性(750g，500r／min)：≤0.02g；耐洗刷性：≥10000次；耐10％NaOH：30d无变化：耐10％HCl：l0d无变化。

.3水性环氧地坪涂料的施工工艺旋工底漆前，需将地面水泥砂浆剔凿并清扫干净，地面如有油脂类杂质，须用溶剂擦拭干净以免附着不良；原水泥地面要求坚固、密实、平整、不起砂，地面如有空鼓、脱皮、起砂、裂痕等，必须按要求处理后方可施工；如果为水磨石、地板砖等光滑地面，须先打磨成粗糙面；基面应平整，最好要求2mm靠尺不大于3mm，基面应无积水或无明显渗漏；施工时现场相对湿度应低于95％，并无明显“返潮”现象；环境温度应在120℃施工工序一般为：基面处理一底漆一中涂(砂浆层)一腻子一面漆一(罩光清漆)砂浆层和罩光清漆可根据实际使用情况选用。

水性环氧底漆主要用来补强基础，稳固基面残留的尘粒，增加基面涂层间的附着力，对基面残留的碱起一定的封闭作用。中涂施工比较关键，是针对基层不平整或有细微孔洞、裂缝等缺陷的基层近一步的处理。在已配好的水性环氧涂料(中涂)中加入石英砂和石英粉配成水性环氧砂浆，充分混合搅拌均匀，用镘刀将其均匀涂布成一定厚度的平整密实层。中涂后用磨光机、砂纸将地坪打磨，并用水性环氧涂料(中涂)与石英粉配成的腻子依实际需要施工数道，要求达到平整无孔洞，无批刀印及砂磨印为准，为面涂提供良好表面。砂浆层和腻子层一方面可以找平基面，对基面实行进一步加工；另一方面可以增加漆膜厚度，提高承载能力、防腐性能与涂膜使用期限。将面漆配制好，混合均匀后，用辊涂、刷涂或镘涂方式施工，操作者应穿钉鞋进入修补缺陷，再用消泡棍筒进行消泡，以获得平整均匀的表面涂层。水性环氧地坪面漆已经具有良好的性能，一般不需要再涂布罩光清漆。施工现场双组分混合时应充分搅匀，固化剂乳化液态环氧树脂需要提供足够高的剪切力，以使环氧树脂能乳化成较小的颗粒，最好使用手提式电动搅拌机在400～800r／min速度下搅拌漆料数分钟。施工时要特别掌握好漆料的使用时间，可根据漆料的适用期和现场施工人员数量合理调配漆料，以免漆料一次调配过多，超过使用时间而造成浪费。施工底漆、面漆、清漆时可以采用辊或刷涂。施工腻子时采用刮刀刮涂，砂浆层的施工可根据实际情况采用刮涂或镘涂。

4．分析与讨论成膜物质环氧树脂的选择试验用环氧树脂选用市场上易得的环氧树脂E-51，因E-51环氧树脂分子链较短，与固化剂有较高的有效交联密度，能形成耐腐蚀性优良的涂膜。另外，环氧树脂分子中的脂肪族羟基具有一定的亲水性，这种羟基有利于水分子在涂膜内积聚或穿过，使涂膜的防水性下降。E-51环氧树脂分子链中羟基含量很少，形成的涂膜中羟基含量必然也很少，这样从环氧树脂的选择上提高了涂膜的耐腐蚀性和耐水性。

2活性稀释剂对涂料性能的影响活性稀释剂是黏度较低的含环氧官能团的相对分子质量低的化合物，既能降低环氧树脂的黏度，提高了施工时固化剂组分与环氧树脂组分的易混匀性，使固化剂对环氧树脂的乳化功能更容易发挥，而且活性稀释剂与固化剂混合后又能直接参与与固化剂的反应，不产生VOC。我们选用了分子链较长的双官能活性稀释剂，用量为环氧树脂质量的10％~15％左右，在涂膜的有效交联密度变化不大的情况下使涂膜的柔韧性得到改善。

3水性固化剂对涂料性能的影响水性环氧固化剂是决定水性环氧地坪涂料最终性能的关键组分之一。作为水性环氧树脂的固化剂，应能够较好地溶解或分散在水中，而且在水中能够稳定存在，与环氧树脂要有良好的相容性。选用了一种水溶性聚酰胺加成物作为本体系的固化剂，该固化剂对基面的润湿性良好，能排开水固化，即使在较湿的基面也有很好的固化性能，解决了油性环氧涂料湿面施工困难的问题。

.4颜填料对涂料性能的影响为了使漆膜具有一定的遮盖率，颜料的折射率与成膜物质的折射率绝对差值应该较大，一般高分子的折射率为1.55左右，所以加入折射率极高(折射率为2.74)且化学惰性强的着色颜料-金红石型钛白粉，根据不同颜色来决定其用量占色漆质量的分数。为了保证水性地坪涂料良好的透气性，其颜基比较高，研制的漆膜的致密程度没有同类油性产品高。漆膜表面没有足够厚的致密树脂，难以抵挡化学药品的腐蚀，因